Автоматизация систем электроснабжения (стр. 1 )

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ростовский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

, ,

Автоматизация систем электроснабжения

Учебно-методическое пособие

к курсовому и дипломному проектированию

Ростов-на-Дону

2012

УДК 621.313:621.331(07) + 06

Жарков, Ю. И.

Автоматизация систем электроснабжения : учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию / , , ; ФГБОУ ВПО РГУПС. – Ростов н/Д, 2012. – 36 с.: Библиогр. : 6 назв.

Учебно-методическое пособие содержит задание на курсовой проект, основные сведения о проектировании телемеханических устройств, порядок выполнения проекта и предназначены для студентов всех форм обучения по специальностям 190401 – «Электроснабжение железных дорог» и 190901 – «Системы обеспечения движения поездов» (специализация – Электроснабжение железных дорог).

Одобрено к изданию кафедрой «Автоматизированные системы электроснабжения» (АСЭл) ФГБОУ ВПО РГУПС.

Рецензент д-р. техн. наук, проф. (РГУПС)

Учебное издание

Автоматизация систем электроснабжения

Учебно-методическое пособие

к курсовому и дипломному проектированию

Редактор

Техническое редактирование и корректура

Подписано в печать 03.05.2012. Формат 60×84/16.

Бумага газетная. Ризография. Усл. печ. л. 2,09.

Уч.-изд. л. 2,00. Тираж экз. Изд. № 13. Заказ №

Ризография ФГБОУ ВПО РГУПС.

Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. Ростовского Стрелкового Полка

Народного Ополчения, 2.

Ó ФГБОУ ВПО РГУПС, 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 Общие сведения……………………………………………………………………4

2 Состав разделов проекта…………………………………………………………..5

2.1 Разработка протокола передачи информации…………………………………6

2.2 Составление структурной схемы устройства телемеханики………………...11

2.3 Разработка функциональных блоков………………………………………….12

2.4 Выбор элементной базы и создание принципиальной схемы……………….13

Рекомендуемая литература………………………………………………………...14

Варианты заданий на разработку устройства телеуправления..15

Варианты заданий на разработку устройства

телесигнализации…………………………………………………………………...19

Основы анализа цифровых устройств…………………………..22

Сведения о системах телемеханики, применяемых в системах электроснабжения железных дорог……………………………………………….26

 

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Целью выполнения курсового проекта является получение студентом навыков в разработке и анализе цифровых схем систем телемеханики для устройств электроснабжения железных дорог, а также углубление теоретических знаний о принципах их построения: методах разделения элементов сигнала, кодирования, преобразования и синхронизации дискретных сигналов, разделения каналов связи.

Курсовой проект выполняется согласно заданию, выданному преподавателем. В качестве исходных данных могут быть использованы следующие параметры:

1 Количество контролируемых пунктов (NКП).

2 Количество объектов на каждом контролируемом пункте (NОБ).

3 Количество серий в команде (kС).

4 Кратность длинного импульса (kДИ).

5 Частота генератора тактовых импульсов (fГТИ).

6 Максимальное время передачи команды (tMAX).

7 Тип устройства.

Исходные данные формируются при помощи специального алгоритма на основе номера зачетной книжки студента. В качестве примера приведены варианты заданий в

Курсовой проект должен содержать следующие разделы:

1 Введение.

2 Разработка протокола передачи информации.

3 Синтез структурной схемы устройства телемеханики.

4 Синтез функциональной схемы блоков устройств телемеханики. Построение временной диаграммы работы блоков.

5 Выбор элементной базы. Создание принципиальной схемы устройства. и спецификации. Построение общей временной диаграммы работы устройства.

6 Компьютерное моделирование работы одного из функциональных блоков устройства в заданных режимах работы.

7 Заключение.

Оформление текстовой и графической части должно отвечать требованиям нормоконтроля кафедры. При оформлении графической части руководствоваться методическими указаниями к оформлению курсовых и дипломных проектов, а также ГОСТ 2.743-91, ГОСТ 2.710-81, ГОСТ 2.702-75.

По желанию студента и по согласованию с преподавателем может быть выбрано индивидуальное задание. В рамках этого задания может быть разработана одна из подсистем телемеханики на базе микропроцессорной техники. При этом разработка принципиальной схемы устройства телемеханики может быть заменена на разработку алгоритма и программы, выполняющей функции телемеханики на базе выбранных технических средств.

2 СОСТАВ РАЗДЕЛОВ ПРОЕКТА

Введение должно содержать описание актуальности поставленной задачи, краткий обзор современных решений в области автоматизации систем электроснабжения железнодорожного транспорта, цели и задачи курсового проекта.

В первом разделе необходимо определить способы кодирования и структуру протокола обмена данными. Результатом данного раздела должны быть таблицы соответствия сообщений и элементов импульсных серий в соответствии с выбранными способами кодирования.

При составлении структурной схемы проектируемого устройства необходимо разделить устройство на несколько блоков, выполняющих отдельные функции. Схема должна отражать функциональные взаимосвязи между блоками. Кроме того, в данном разделе необходимо привести описание назначения отдельных блоков и роль связей между ними. При описании необходимо опираться на разработанную схему.

После создания структурной схемы необходимо разработать функциональные схемы блоков, входящих в структурную схему на базе устройств цифровой и гибридной схемотехники (логических элементов, триггеров, формирователей импульсов, регистров и т. д.). В каждом подразделе должно присутствовать описание и временная диаграмма работы схемы. Если вся схема (или основная ее часть) является комбинационной, вместо временной диаграммы или в дополнение к ней допускается приведение таблицы соответствия сигналов.

На основе структурной схемы и функциональных схем блоков составляется общая принципиальная схема всего разрабатываемого устройства. Элементы принципиальной схемы должны соответствовать условиям и основным параметрам элементов, выпускаемых промышленностью. В данном разделе должны быть также приведены временная диаграмма и описание работы устройства. При построении временной диаграммы и составлении описания следует уделить внимание сигналам, образующим связи между блоками структурной схемы. На основе выбора элементной базы и принципиальной схемы составляется спецификация устройства.

В заключении необходимо вынести определенные параметры и основные технические решения, принятые в проекте.

В курсовом проекте должен быть приведен результат компьютерного моделирования одного из блоков структурной схемы. Задание на моделирование студент получает после формирования структурной схемы. Преподаватель выбирает один из указанных в структурной схеме блоков и задает режимы, для которых требуется привести результат моделирования блока.

2.1 Разработка протокола передачи информации

Обмен информацией между контролируемыми и энергодиспетчерским пунктами происходит по специально разработанным протоколам. В применяемых системах приняты следующие принципы формирования сообщений:

- широтный признак разделения элементов информации;

- временное разделение.

Исходя из этих принципов обмен информации в устройствах телемеханики происходит в виде серий импульсов и пауз различной длительности. В зависимости от вида передаваемой информации серии могут содержать в кодированном виде различные сообщения.

Подсистема телеуправления передает команды на переключение объектов на контролируемом пункте (тяговой подстанции, посту секционирования). В существующих системах телемеханики команды состоят из номера контролируемого пункта, номера переключаемого объекта и номера операции (включить/отключить). Каждому номеру соответствует определенная комбинация двоичных сигналов в соответствии с принятым типом кодирования. В подсистеме телесигнализации каждый импульс (также часто задействуют и паузы) серии несет в себе информацию о состоянии коммутационного объекта или другую бинарную информацию.

Нередко для дополнительной экономии времени для передачи также используют в качестве информационного признака ширину пауз между импульсами. При этом чаще всего более короткому импульсу (или паузе) сопоставляют включенное состояние объекта, поскольку в системе электроснабжения, как правило, включенных объектов большинство. Кроме того, часть импульсов серии телесигнализации несет в себе информацию подсистемы телеизмерения. При этом комбинации импульсов соответствуют цифровому двоичному представлению значений некоторой физической величины (напряжение в контактной сети или на фидерах, расстояние до места повреждения и т. д.).

Отдельные информационные элементы могут быть закодированы различными способами. Эти способы называют также способами избирания. В существующих системах телемеханики при формировании серий телеуправления и телесигнализации используются в основном три способа избирания:

- прямое;

- групповое;

- кодовое.

При прямом избирании каждому сообщению сопоставлен определенный импульс в последовательности, который отличается по определенному признаку от остальных. В существующих системах таким признаком является широтный признак. При этом один из импульсов последовательности будет в несколько раз шире остальных.